[发明专利]银纳米粒子的制造方法及银纳米粒子以及银涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种银纳米粒子的制造方法及银纳米粒子。另外，本发明涉及一种含有所述银纳米粒子的银涂料组合物。进而，本发明也可应用于含有银以外的金属的金属纳米粒子的制造方法及该金属纳米粒子。

背景技术

即使在低温下也可烧结银纳米粒子。在各种电子元件的制造中，为了利用该性质在基板上形成电极或导电电路图案，使用含有银纳米粒子的银涂料组合物。银纳米粒子通常分散在有机溶剂中。银纳米粒子具有数nm～数十nm左右的平均一次粒径，通常其表面用有机稳定剂(保护剂)包覆。在基板为塑料膜或片材的情况下，需要在低于塑料基板的耐热温度的低温(例如200℃以下)下烧结银纳米粒子。

特别是最近进行有如下尝试：不仅对已使用的耐热性的聚酰亚胺，而且对较聚酰亚胺的耐热性低但容易加工且廉价的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或聚丙烯等各种塑料制的基板形成微细的金属布线(例如银布线)作为柔性印刷布线基板。在使用耐热性低的塑料制的基板的情况下，需要在更低温下烧结金属纳米粒子(例如银纳米粒子)。

例如在日本特开2008-214695号公报中公开有一种银超微粒的制造方法，其包含使草酸银和油胺反应生成至少含有银、油胺和草酸离子的络合物，将生成的所述络合物加热分解而生成银超微粒(权利要求1)。另外，公开有在所述方法中，除所述草酸银和所述油胺以外，如果使总碳数1～18的饱和脂肪族胺反应(权利要求2、3)，则容易生成络合物，可缩短银超微粒的制造所需要的时间，而且，可以以更高收率生成用这些胺保护的银超微粒(段落[0011])。

在日本特开2010-265543号公报中，公开有一种包覆银超微粒的制造方法，其包含如下工序：第一工序，将通过加热分解而生成金属银的银化合物和沸点100℃～250℃的中短链烷基胺及沸点100℃～250℃的中短链烷基二胺混合，制备含有银化合物和所述烷基胺及所述烷基二胺的络合物和使所述络合物加热分解的第二工序(权利要求3、段落[0061]、[0062])。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-214695号公报

专利文献2：日本特开2010-265543号公报

发明内容

发明所要解决的问题

银纳米粒子具有数nm～数十nm左右的平均一次粒径，与微米(μm)尺寸的粒子相比，容易凝聚。因此，在有机稳定剂的存在下进行银化合物的还原反应，以使得用有机稳定剂(脂肪族胺或脂肪族羧酸等保护剂)包覆得到的银纳米粒子的表面(所述专利文献中的热分解反应)。

另一方面，银纳米粒子形成在有机溶剂中含有该粒子的银涂料组合物(银油墨、银糊剂)。为了表现出导电性，在对基板涂布后进行烧结时，需要除去包覆银纳米粒子的有机稳定剂而烧结银粒子。如果烧结的温度低，则不易除去有机稳定剂。如果银粒子的烧结程度不充分，则无法得到低电阻值。即，存在于银纳米粒子的表面的有机稳定剂虽然有助于银纳米粒子的稳定化，但另一方面妨碍银纳米粒子的烧结(特别是低温烧结的烧结)。

如果使用较长链(例如碳数8以上)的脂肪族胺化合物和/或脂肪族羧酸化合物作为有机稳定剂，则容易确保各银纳米粒子彼此的互相间隔，因此，容易使银纳米粒子稳定化。另一方面，长链的脂肪族胺化合物和/或脂肪族羧酸化合物如果烧结的温度低，则不易除去。

如上所述，银纳米粒子的稳定化和低温烧结的低电阻值的表现存在背反(trade off)关系。

在日本特开2008-214695号公报中，如上所述，组合使用碳数18的油胺和碳数1～18的饱和脂肪族胺作为脂肪族胺化合物。然而，如果使用油胺作为保护剂的主要成分，则妨碍低温烧结时的银纳米粒子的烧结。另外，油胺和草酸银的络合物形成反应的反应速度不充分。

在日本特开2010-265543号公报中，如上所述，组合使用沸点100℃～250℃的中短链烷基胺(段落[0061])和沸点100℃～250℃的中短链烷基二胺(段落[0062])作为脂肪族胺化合物。根据该方法，可改善使用油胺作为保护剂的主要成分带来的问题。但是，优选进一步提高制造的银纳米粒子的性能(低温烧结下的低电阻值的表现)。例如，当使用日本特开2010-265543号公报公开的银纳米粒子制作银烧结膜时，在200nm左右的薄膜的情况下可以得到优异的导电性，但在5μm～20μm左右的厚膜的情况下，导电性降低。

因此，本发明的目的在于提供一种稳定性优异且通过低温烧结表现出优异的导电性(低电阻值)的银纳米粒子及其制造方法。本发明的另一目的在于提供一种含有所述银纳米粒子的银涂料组合物。